蠡县斜坡高阳地区沙一下亚段砂质滩坝沉积特征

2015-12-28胡红李圣明

重庆科技学院学报（自然科学版） 2015年1期

熊钊胡红李圣明

(1.西南石油大学资环学院，成都 610500;2.中石油华北油田勘探开发研究院，河北任丘 062552)

1 研究区概况

蠡县斜坡位于饶阳凹陷西部，东西宽20～30 km，南北长约80 km，总面积约2 000 km2，呈北东向展布，约占饶阳凹陷面积的三分之一，是饶阳凹陷的次级构造单元，具有北陡南缓的基本构造格局(图1)。下第三系发育孔店组，沙河街组和东营组，目的层段沙河街组由上而下依次分为沙一，沙二，沙三，沙四这4个层段，其中沙一下段是本区西北部高阳低突起的主力产层。沙三沉积时期，北北东向的高阳大断裂开始活动，蠡县斜坡以西北京凹陷接受来自太行山的物源，形成巨厚的沙三层段，高阳突起向东，由浅湖逐渐过渡为半深湖相，至沙三中亚段，湖盆扩张结束。沙三中到沙二段，基底整体抬升，经历了三角洲前缘到平原相的转变。沙二段以三角洲平原相为主，顶部承受了较长期的剥蚀，以该段遍布全区的紫红色泥岩脖子为显著特征［1-3］。随后新一轮的湖侵开始，沙一下亚段底部以30～60 m的尾砂岩为底，与下伏沙二分界。

沙一下亚段早期，即尾砂岩沉积时期，蠡县斜坡西北部主要以三角洲前缘水下分流河道为主，随着湖平面的加速上升，高阳以南地区在沙一下亚段中部迅速转变为滨浅湖滩坝砂体和浅湖泥叠置沉积;远离西部物源的中东部西柳井区，以较厚的半深湖油页岩沉积为特征。短暂的湖侵期过后，湖平面缓慢下降，沉积物向东部延伸，在研究区大部分地区以一套较厚的浅湖泥岩为主。

图1 蠡县斜坡高阳地区构造简图

2 砂质滩坝沉积特征

2.1 岩石学特征

本区沙一下亚段滩坝砂体主要类型有灰色细砂岩，粉砂质细砂岩，粉砂岩相对较少，中砂岩极少见，粗砂-砾岩未见。滩坝顶底常见灰色-灰绿色泥岩，对本区40余口井砂质滩坝细砂岩-粉砂岩矿物成分的统计结果表明，砂质滩坝中石英含量多在45% ～55%，次圆-圆状，分选中-好，长石含量占30% ～40%，以碱性长石为主，岩屑占10% ～15%，以酸性喷出岩为主，其他岩类极少见。总体上成分成熟度和结构成熟度中等。

2.2 碎屑颗粒特征

统计10口井沙一下亚段不同深度的滩坝砂体粒度概率，其趋势比较一致，在滩坝主体粒径上有较小的差别，这里有2种可能的原因:其一，这是由于单个滩坝主体和侧缘水动力条件不同造成的。滩坝侧缘因受湖浪作用较弱，砂岩粒径相对较小，并逐渐过渡为浅湖泥。其二，平行湖岸线的砂质滩坝发育区内，几个不同的砂质滩坝受湖浪改造的强弱也各不相同，向陆或向湖方向水动力条件均减弱。概率累计图中共有3种类型(图2)，第一段由滚动、跳跃总体组成，粒度在0.25 mm以上，含量在5%以下，直线段斜率小，表明其分选较差;第二段主要由悬浮、跳跃总体构成，以细砂岩、粉砂岩为主，斜率50°～70°，分选好，含量约为75%，物性分析数据显示，该段孔隙度约为15% ～25%，水平渗透性好，对应于滩坝主体;第三段悬浮总体由细粉砂岩-泥质粉砂岩组成，Φ ＞3.5，粒度小于 0.05 mm，含量为20%，多对应于薄层的滩坝砂或滩坝边缘。

图2 粒度概率累计曲线

C-M图主体对应于帕塞加(Passega)牵引流沉积模式图中的QR和RS段(图3)，代表以细砂岩为主的悬浮递变沉积和更细粒的粉砂岩悬浮沉积，与图2中的显示相符。

2.3 古生物特征

沙一下亚段沉积是饶阳凹陷断坳扩展期形成的，当时气候潮湿温暖，在宽缓的浅湖地带沉积了与砂质滩坝平面共生或垂向叠置的碳酸盐岩滩坝，其中多见鲕粒灰岩滩坝。在两类滩坝接触地带，常见沙屑鲕粒灰岩(图4)，在湖浪和后期改造的作用下，部分鲕粒被石英颗粒充填，为一种混积岩［4］。

图3 C-M图

图4 两类滩坝接触地带的沙屑鲕粒灰岩

2.4 沉积构造特征

本区砂质滩坝常由细砂岩-粉砂岩构成块状层理、平行层理、波状交错层理等，反映了滨浅湖区较强的水动力环境。在高频低幅的短期旋回过程中，与三角洲前缘水下分流河道砂及浅湖区绿色、灰绿色、灰色泥岩叠置沉积。

从沙一下亚段底部开始，蠡县斜坡进入沙河街组最大的一次快速湖侵期，至本亚段中上部达到最大湖泛面。在此过程中，伴随着多期次频繁上升下降，湖平面总趋势是上升的。在滨浅湖地带，受波浪和沿岸流的控制，滩坝沉积大致平行湖岸线发育，呈条带状或席状。从连续的岩心观察分析，高阳地区以南砂体厚度较薄，单层厚度多在3 m以下，呈反粒序，由于粒度均较小，此特征多数情况下不明显。随着湖面的频繁涨落，砂质滩坝与浅湖泥，三角洲水下分流河道频繁叠置，在暖、清、浅的环境下，生物灰岩伴随着砂质滩坝发育在高阳 — 大白尺一带。同时，西柳井区以北因远离物源且地势低洼，在最大湖泛面附近沉积了厚层的湖相油页岩。其后，随着湖平面下降，三角洲前缘向湖进积，水下分流河道沉积在高阳地区较高频次的出现，西柳井区等洼地油页岩开始向湖相泥岩转变。

2.5 沉积相序

在宽缓的地貌条件下，随着湖平面频繁涨退，滨浅湖与三角洲前缘在本地区交错沉积。当湖平面上涨，三角洲前缘向陆地退积，浅湖湘滩坝砂体沉积在原来的水下分流河道之上。湖平面下降后，水下分流河道进积，叠置在滩坝砂体上，即“河上坝”、“坝上河”［5］(图5)。在水下2 759 ～2 760 m 处，多期漏斗形GR曲线显示它是由薄层滩坝叠置形成。同样，在水下2 745～2 748 m处，多期钟形曲线叠置则是湖泛期水下分流河道逐渐加积、退积的测井响应，此即“河上河”、“坝上坝”。岩心记录显示，滩坝砂体沉积集中发育在高阳地区以南沙一下亚段中部最大湖泛面上下。在西柳地区低洼地带，以厚层的油页岩和泥岩沉积为主，其相序特征不明显。

图5 高108井岩心录井图

3 平面展布特征

将工区内80余口井沙一下亚段作为一个完整的四级层序，识别出每口井的最大湖泛面，统计沙一下底部到最大湖泛面的沉积厚度，用印模法恢复出沙一下亚段的古地貌(图6)，整体呈西高东低，坡度较小的趋势，其中北部、东北部区域地形相对较起伏。

图6 沙一下亚段古地貌特征

按经典层序地层学方法将西北部工区内沙一下亚段划分为低位体系域、湖侵体系域和高位体系域［6］。低位体系域以三角洲水下分流河道砂体为主要微相特征;浅湖砂质滩坝主要发育在湖侵体系域，在西部高点水下古隆起处有较多分布，南部开阔浅湖处也有沉积(图7)，验证了朱筱敏等人研究的部分结论［7］。高位域以浅湖 — 半深湖泥岩及油页岩沉积为特征，在西部相对高点亦可见砂质滩坝沉积。

图7 沙一下亚段湖侵域滩相平面分布图

在3个体系域中，以浅湖砂质滩坝发育的湖侵体系域为重点。在此体系域内，随着湖平面的上升，沉积物向西退积，三角洲前缘水下分流河道退出研究区，沙泥供应不如低位体系域时充足，沉积物主要由沿岸流自西边水下分流河道携带而来。在湖浪和沿岸流的共同改造下，受相对突起的微古地貌控制，沿湖岸线发育条带状的砂质滩坝沉积。